Jeff Miller/Getty Images

Studiu: chimicale dispersate la altitudini înalte ar putea încetini topirea calotelor glaciare21 min read

De Ionuț Preda 23.09.2022

Un plan teoretic de rerăcire a zonelor polare susține că dispersarea dioxidului de sulf în stratosferă, prin intermediul unei flote de avioane masive, ar putea încetini sau chiar opri topirea calotelor glaciare, cu prețul unor emisii adiționale de gaze cu efect de seră

Un studiu recent publicat în jurnalul Environmental Research Communications„A subpolar-focused stratospheric aerosol injection deployment scenario”, iop.org/ și semnat de cercetători de la universități americane de renume, precum Yale sau Cornell, propune un plan mai degrabă speculativ pentru reducerea ritmului topirii calotei glaciare: răspândirea unei cantități mari de dioxid de sulf deasupra zonelor polare.

Sună ca o propunere radicală, însă ea are în spate o motivație cât se poate de factuală: ridicarea nivelului mărilor va fi unul dintre primele efecte catastrofale ale încălzirii globale resimțit de oameni, în mare din cauza topirii accelerate a ghețarilor și a calotei glaciare.

Zona Arctică, de exemplu, se încălzește de două ori mai rapid decât restul planetei, temperatura medie de suprafață crescând cu peste 3°C între 1971 și 2019,„Climate Change 2021 The Physical Science Basis”, ipcc.ch (PDF) iar extinderea medie a banchizelor în luna septembrie a scăzut cu 40% în deceniul 2010-2019 față de 1979-1988.AMAP 2021 Arctic Climate Change Update 2021: Key Trends and Impacts. Summary for Policy-makers. Arctic Monitoring and Assessment Porgramme, .amap.no În ritmul actual, nivelul global al mărilor și oceanelor se va ridica cu aproximativ 30 de centimetri până în 2050,„Sea level rise, explained”, nationalgeographic.com indiferent de cât de mult ar putea fi reduse emisiile de gaze cu efect de seră. Asta în condițiile în care creșterea estimată între 1880 și 2018 era de între 21 și 24 de centimetri.„Climate Change: Global Sea Level”, climate.gov

O astfel de creștere ar putea avea efecte devastatoare asupra zonelor de coastă în multe părți ale lumii, făcându-le inițial mai predispuse la inundații și, ulterior, potențial nelocuibile.

Mai presus de toate, lucrarea semnalează, însă, că problema climatică a devenit atât de serioasă, încât a sosit timpul analizării serioase a unor soluții care, la prima vedere, par nefezabile sau chiar nebunești.

Ar putea fi răciți polii cu dioxid de sulf?

Soluția pe care o propun cercetătorii americani este numită injecție stratosferică de aerosoli (Stratospheric aerosol injection/SAI). Metoda propune dispersarea în atmosferă a unor particule  care să reflecte o parte din lumina solară. Astfel, ar fi răcite părțile inferioare ale atmosferei și suprafața terestră.

Planul este bazat pe geoingineria solară, o metodă teoretică prin care temperaturile de pe Terra (sau cel puțin anumite regiuni ale ei) ar putea fi scăzute prin creșterea capacității planetei de a reflecta lumina solară.

Metoda poate fi asemănată cu o simulare controlată a efectelor unei erupții vulcanice sau a unui impact major de asteroid, evenimente care aruncă cantități semnificative de praf și particule în atmosferă, blocând trecerea luminii solare. Față de astfel de cazuri, cantitatea necesară de particule dintr-un SAI poate fi reglată pentru a putea provoca răcirea dorită, dar și pentru evita apariția unor efectele climatice secundare nedorite.

Studiul propune dispersia unor particule de dioxid de sulf (care chiar sunt emise în cadrul erupțiilor vulcanice). Astfel de particule sunt toxice pentru oameni,„Sulfur Dioxide”, cdc.gov însă, conform autorilor, compusul ar urma să fie răspândit inițial la altitudini înalte, și în zone în care eventuala depunere a acestora ar provoca cele mai puține efecte negative.

Astfel, dioxidul de sulf ar fi distribuit la aproximativ 13 kilometri înălțime, adică în stratosferă, pentru a fi deasupra tropopauzei.Limita dintre troposferă și stratosferă, care variază în funcție de regiune: dacă la tropice aceasta poate ajunge și la 17 kilometri, la poli aceasta ajunge la doar puțin peste 10 kilometri în lunile de vară. uwyo.edu

Odată dispersate în stratosferă, particulele de dioxid de sulf se vor oxida în acid sulfuric (H2SO4). După o lună în suspensie, se vor coagula în aerosoli lichizi suprarăciți. În această formă, particulele în suspensie ar avea reflectivitatea necesară pentru a atinge ținta de răcire. În teorie, acidul sulfuric ar putea fi răspândit direct în stratosferă, însă acesta este mult mai greu decât dioxidul de sulf, și ar necesita o reducere a particulelor la dimensiuni optime pentru injecția stratosferică, ceea ce ar complica foarte mult proiectul.

Dioxidul de sulf ar urma să fie răspândit la 60° latitudine nordică și sudică, în zone care ar include Cercul Polar de Nord, Groenlanda, Alaska și părți din Siberia și Scandinavia pe de o parte, respectiv Antarctica și sudul Patagoniei pe cealaltă. De acolo, vânturile de altitudini înalte le-ar purta deasupra zonelor polare. Cercetătorii calculează că răspândirea totală a aproximativ 13,4 teragrame (Tg), Un teragram este echivalentul a 1012 grame sau a unui miliard de kilograme cu cantități simetrice în ambele emisfere, ar duce la răcirea cu 2°C a ambelor regiuni polare.

Pentru un efect optim, particulele ar trebui injectate în stratosferă în perioada martie-iunie, conform unui alt studiu realizat de cercetători de la Universitatea Cornell în 2021,„High-Latitude Stratospheric Aerosol Geoengineering Can Be More Effective if Injection Is Limited to Spring”, wiley.com citat în lucrarea de față.

Cercetătorii recunosc însă că o răcire cu  2°C este mai mult o măsură-standard, care să le permită estimarea mai ușoară a logisticii și costurilor, decât o țintă optimă sau fezabilă. În același timp, cercetătorii supun că, în funcție de ritmul încălzirii globale, ar putea fi nevoie de o răcire și mai accentuată a polilor pentru a putea preveni dezastrele cauzate de ridicarea accentuată a nivelului mărilor și oceanelor.

Cum poate fi răspândit dioxidul de sulf deasupra troposferei?

Prima problemă a unui astfel de plan este găsirea metodei prin care particulele să fie dispersate în stratosferă. În trecut, diverse studii au încercat să calculeze fezabilitatea teoretică a unor metode de livrare cu emisii reduse, precum baloane captive„Isothermal pumping analysis for high-altitude tethered balloons”. royalsocietypublishing.org/  sau rachete, însă  costurile„Cost analysis of stratospheric albedo modification delivery systems”, iopscience.org acestor metode sunt  ridicate. O soluție mai ieftină și mai evidentă este răspândirea particulelor cu aeronave.

Alegerea aeronavei potrivite nu este chiar o misiune ușoară. Acestea trebuie să ducă o încărcătură cât mai mare de dioxid de sulf la altitudinea specificată pentru a eficientiza atât efectul, cât și costurile planului. Autorii studiului au analizat mai multe avioane de uz militar, construite special pentru realimentarea altor avioane în aer. Concluzia a fost că niciunul dintre acestea nu ar putea ajunge la o altitudine de 13 kilometri cu încărcătură maximă.

În schimb, cercetătorii au ales să modifice un concept de aeronavă pentru misiuni SAI care fusese prezentat la forumul SCITECH 2020„A Stratospheric Aerosol Injection Lofter Aircraft Concept: Brimstone Angel”, aiaa.org al Institutului American de Aeronautică și Astronautică. Denumit SAIL-01, conceptul a fost gândit pentru răspândirea de particule reflectante la altitudini de 20 de kilometri deasupra unor zone climatice temperate. Aceasta era zona țintită de majoritatea propunerilor anterioare de geoinginerie solară. Cercetătorii susțin că varianta modificată propusă în studiu, SAIL-34K, este eficientizată pentru o misiune subpolară cu o țintă de altitudine mai joasă.

La o țintă de răcire de 2°C, autorii estimează că ar fi necesară o flotă de cel puțin 125 de SAIL-34K-uri care să facă în jur de 175.000 de zboruri anuale – echivalentul a două zile de zboruri comerciale globale.

Misiunea ar necesita și infrastructură specializată, sub forma unor piste suficient de lungi și a unor hangare adecvate pentru avioane. Dacă emisfera nordică nu duce neapărat lipsă de acestea, în special în zone precum Alaska sau Norvegia, continentul sudic este mai problematic. Cele mai apropiate aerodromuri de Antarctica se află în afara latitudinii de 60°C, în părțile foarte sudice ale Argentinei și statului Chile, și au piste relativ scurte.

Dacă misiunea ar fi implementată, bazele aeriene utilizate ar necesita investiții semnificative în infrastructură auxiliară, de la facilități de stocare a dioxidului de sulf și vehicule la sol la spații de cazarea pentru personal.

Luând toți acești factori în calcul, autorii estimează că operaționalizarea planului ar putea dura cel puțin 15 ani și că ar  costa circa 11 miliarde de dolari pe an. Suma ar fi una uriașă, însă un impediment logistic și mai mare este necesitatea unei colaborări internaționale coordonate, a investițiilor masive în infrastructură, în special în emisfera sudică și a producției și mentenanței flotei de SAIL-34K-uri.

Răcirea polilor ar putea încălzi restul planetei

Cel mai controversat aspect al planului este felul în care ar putea amplifica emisiile de gaze cu efect de seră, adică principala cauză a creșterilor temperaturilor globale.

Zborurile aeriene globale contribuie anual cu aproximativ 4% la încălzirea globală cauzată de om. „Quantifying aviation’s contribution to global warming”, iopscience.org/ Cum planul propus de cercetători include sute de mii de zboruri, impactul climatic al acestora nu ar fi deloc neglijabil.

CITEȘTE ȘI: Gazele cu efect de seră. Cum acționează efectul de seră?

Autorii estimează că doar emisiile produse de avioanele SAIL-34K în zbor ar putea depăși echivalentul 10 milioane de tone de CO2 pe an. Spre comparație, toate zborurile care au plecat de pe aeroporturi din Spațiul Economic European în 2019 au emis în total 147 de milioane de tone echivalente de CO2./„Overview of Aviation Sector”,europa.eu /

Emisiile din activitățile de producție ale flotei aeriene, din construirea infrastructurii necesare și din producerea, stocarea și transportarea dioxidului de sulf în sine,vor fi „semnificativ mai mici” decât cele emise în timpul zborurilor, spun autorii.

Însă poate cea mai mare necunoscută a propunerii sunt potențialele efecte negative pe care particulele de dioxid de sulf le-ar putea avea asupra oamenilor și a mediului înconjurător. În timp, aerosolii vor cădea din stratosferă în troposferă și se vor depune la sol sau în apă. Însă, pentru că un astfel de experiment nu a avut loc niciodată, impactul efectiv al acestora e neclar.

Studiul menționat mai sus de la Universitatea Cornell estima că o „proporție semnificativă” a aerosolilor dispersați în stratosferă ar urma să se depună la latitudini mai mici decât cele la care au fost eliberate, ceea ce ar putea reprezenta o problemă în special pentru Emisfera Nordică.

Deocamdată, nici măcar teste nu pot avea loc

După cum se vede și din numărul studiilor anterioare pe care lucrarea le citează, nu este nici pe departe primul plan de injecție a aerosolilor în stratosferă. În fapt, un raport din 2018 al Grupului Interguvernamental de Experți în Evoluția Climei (IPCC) al ONU notează metoda drept „cea mai cercetată metodă de geoinginerie solară”, cu un „consens ridicat” că ar putea limita încălzirea globală sub pragul de 1,5°C.„Global warming of 1.5°C”, ipcc.ch (PDF, pag.350)

Același raport notează, însă, și că efectul exact pe care dispersarea dioxidului de sulf în stratosferă l-ar avea asupra temperaturilor globale este neclar, și depinde destul de mult de scenariile și modelele dezvoltate de cercetători.

Până acolo, chiar experimente de amploare mult mai scăzut decât planul propus în studiu s-au lovit de probleme practice. De exemplu, în 2020, cercetători de la Harvard au vrut să testeze metoda în zonele nordice ale Suediei, folosind un balon. Ei au anulat însă testul„Planned Harvard balloon test in Sweden stirs solar geoengineering unease”, reuters.com ca urmare a obiecțiilor grupărilor ecologiste și a reprezentanților populațiilor indigene locale, care ar putea fi disproporționat afectate de viitoare depunere a aerosolilor.

Un plan de magnitudinea propusă ar necesita un acord internațional, ratificat de cel puțin câteva zeci de guverne, care vor trebui să justifice în fața populației cheltuirea unor sume consistente. Pentru moment, geoingineria solară este o propunere care va fi luată în considerare doar în situații catastrofale. Asta nu înseamnă că scenariile nu trebuie cercetate tot mai atent de specialiști. Însăși faptul că se gândesc la asta spune multe despre dilemele pe care schimbările climatice încep să le pună omenirii.



Text de

Ionuț Preda

Redactor cu câțiva ani de experiență în presa centrală. Este curios despre aplicarea tehnologiilor SF în lumea reală și evoluția ideilor de-a lungul istoriei.

MEDIU|Q&A

„Avem o planetă, nu cinci. Trebuie să ne gândim la asta.” Interviu cu ecologul Chris Hines

De
Chris Hines va ajunge la începutul lui octombrie în București, unde va vorbi, în cadrul Climate Change Summit, despre principalele provocări legate de mediu și soluțiile care se întrevăd.
SĂNĂTATE|STUDIU

Plimbările dese ar putea feri câinii de demență la bătrânețe

De
Bolile neurodegenerative apar și la animalele de companie, așa că este important să știi care sunt simptomele, cum să le gestionezi și cum poți scădea riscul.
MEDIU|SCI-FACTS

9 vestigii descoperite pe fundul râurilor secate vara asta

De
O flotă de război din Al Doilea Război Mondial în Serbia și un sat roman în Spania sunt doar câteva dintre lucrurile scoase la suprafață de seceta cdin această vară. 
MEDIU|CLIMATE 101

Cum s-a schimbat clima planetei în timp geologic – și de ce de data asta e altfel?

De
Istoria geologică a planetei e plină de schimbări climatice, iar Pământul a trecut gradual, de mai multe ori, de la îngheț la caniculă. Dar de data asta, schimbarea climatică nu e naturală.